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活性炭對于現代社會的重要性及應用

活性炭對于現代社會的重要性及應用

活性炭是廢水處理中常用的一種有效的吸附劑,活性炭的應用空間將會是非常大。

活性炭對于現代社會的重要性及應用

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產品介紹
        改革開放以來,隨著經濟的不斷發展和人民生活水平的提高,對環境提出了越來越高的要求,廢水處理被廣泛的應用到城市中。活性炭是廢水處理中常用的一種有效的吸附劑,其是一種具有特殊微晶結構和巨大比表面積的無定形碳,活性炭主成分除了碳以外還有氧、氫等元素。但是對于吸附飽和的活性炭來說,若直接進行廢棄,不但造成了很大的浪費,而且產生了二次污染,在這種情況下,活性炭的再生技術越來越受到工程界的重視。
        活性炭的應用歷史
  第一件大事是活性炭防毒面具,在20世紀20年代在第一次世界大戰中的應用。可以以此作為劃分活性炭應用歷史的第一階段和第二階段的界限。活性炭的應用初期主要是在糖業生產中逐步用粉炭代替了原來應用的骨炭,第一次世界大戰中出現活性炭顆粒大量被應用于防毒面具,掀開了工業化學史上輝煌的一頁。當時荷蘭的Norit和捷克斯洛伐克、瑞士等國的批發商和制造商曾成立一個聯合公司,說明在歐洲萌芽的活性炭也是被廣為看好的新興產業。第二件大事是活性炭具有除臭作用,數以百計的自來水廠在20世紀40年代采用了活性炭除臭。以此作為劃分活性炭應用歷史的第二階段與第三階段的界限。此后,隨著環境保護日益受到重視,政府法令的日趨嚴格。活性炭不僅在凈水方面,而且在凈氣等方面的用量劇增,使得在20世紀的后半葉,環保產業成為活性炭應用的大戶,由此活性炭歷史進入了第三階段,即發展階段。
                                                                                                            椰殼活性炭,活性炭水處理,活性炭的應用
      活性炭的再生技術
  活性炭的再生技術有加熱再生法、化學再生法、生物再生法、電化學再生法、超聲波再生法和催化濕式氧化再生法幾種類型,下面將分別進行簡要的介紹。
3.1、加熱再生法
  加熱再生法是發展歷史最長、應用最多的一種再生方法,其原理是根據有機物在加熱過程中分解脫附的溫度不同。加熱再生法可以分為低溫加熱再生和高溫加熱再生。
 3.1.1、低溫加熱再生法
  低溫加熱再生法主要應用于吸附簡單的低分子的炭氫化合物和芳香族有機物的活性炭的再生技術,由于這些 有機物的沸點較低,一般加熱到300度以下即可脫附,脫附后的有機物蒸汽經過冷卻后可以回收利用。
  3.1.2、高溫加熱再生法
  用于水處理的飽和炭,要使牢固吸附在活性炭表面上的有機物脫附,恢復其活性,高溫加熱再生是最恰當的方法。在高溫加熱再生過程中,吸附在活性炭上的有機物有所變化,根據加熱到不同溫度時的有機物的變化,一般可分為干燥、炭化及活化三個階段:第一,干燥階段,加熱溫度在100-130度,使含水達40-50%的飽和炭得到干燥。在這個階段所需熱量為再生過程總熱量的50%。第二,炭化階段,飽和炭加熱升溫,使有機物揮發分解、炭化。第三,活化階段,在這個階段,通入水蒸氣、CO2、O2等氧化性氣體作為活化氣體,使炭化階段殘留在活性炭微孔中的炭,在850度左右的溫度下分解成CO、CO2及H2等氣體,活性炭微孔得到清理,重新恢復吸附性能。
  加熱再生過程中,除應選擇適當的基本再生條件外,實際上還有以下及幾個問題應注意:第一,由于反復再生,活性炭的性能隨再生次數下降。第二,由于吸附-再生操作的反復進行,在再生炭中逐漸積累了堿性金屬氧化物和鐵等灰分,由于這些物質的觸媒作用,助長了活性炭基質的燃燒,隨著強度減小,細孔分布向大的方面偏移。第三,灰分的增加及吸附性能的下降有相關關系,如將飽和炭先用鹽酸處理,再生炭的性能可得到改善。
  3.2、化學再生法
  化學再生法主要適用于高濃度、低沸點的有機物吸附質,其主要包括無機藥劑再生和有機藥劑再生技術。前者是指用無機酸或堿等藥劑使吸附質脫除,后者主要是指用笨、丙酮及甲醇等有機溶劑萃取吸附在活性炭省的吸附質,例如吸附高濃度酚的炭就可以用有機溶劑再生。
  采用化學再生法,可以從再生液中回收有用的物質,再生操作可在吸附塔內進行,這種情況下,活性炭的損耗比較少,但再生的不是很徹底,活性炭的微孔容易被堵塞,影響了活性炭的吸附性能,若利用此方法多次再生后,其吸附能力將明顯降低。
  3.3、生物再生法
  生物再生法是利用菌種處理吸附飽和的活性炭,使吸附在活性炭上的有機物降解并氧化分解成二氧化碳和水,達到恢復活性炭吸附能力的目的,但是這種方法僅僅適用于吸附易被微生物分解的有機物的飽和碳,而且分解反應發生的不是很徹底。
  隨著科技的不斷發展,目前在市場出現了一種生物活性碳,其實利用活性炭對水中有機物及央企的吸附性能,以及活性炭表面的多孔性可以作為微生物聚集繁殖聲場的良好載體,在適宜的條件下,可以同時發揮活性的吸附作用和微生物的生物降解作用,以起到協同作用的水處理技術。
  3.4、電化學再生法
  電化學再生法是一種正在研究的新型活性炭再生技術,該方法將活性炭填充在兩個主電極之間,在電解液中,加以直流電場,活性炭在電場作用下極化,一端成陽極,另一端呈陰極,形成微電解槽,在活性炭的陰極部位和陽極部位可分別發生還原反應和氧化反應,吸附在活性炭上的污染物大部分因此而分解,小部分因電泳力作用發生脫附。該方法操作方便且效率高、能耗低,其處理對象所受局限性較小,若處理工藝完善,可以避免二次污染。
  3.5、超聲波再生法
  由于活性炭熱再生需要將全部活性炭、被吸附物質及大量的水份都加熱到較高的溫度,有時甚至達到汽化溫度,因此能量消耗很大,且工藝設備復雜。其實,如在活性炭的吸附表面上施加能量,使被吸附物質得到足以脫離吸附表面,重新回到溶液中去的能量,就可以達到再生活性炭的目的。超聲波再生就是針對這一點而提出的。超聲再生的最大特點是只在局部施加能量,而不需將大量的水溶液和活性炭加熱,因而施加的能量很小。
  研究表明經超聲波再生后,再生排出液的溫度僅增加2~3℃。每處理一立方米活性炭采用功率為50W的超聲發生器120min,相當于每立方米活性炭再生時耗電100kWh,每再生一次的活性炭損耗僅為干燥質量的0.6%~0.8%,耗水為活性炭體積的10倍。但其只對物理吸附有效,目前再生效率僅為45%左右,且活性炭孔徑大小對再生效率有很大影響。
  3.6、催化濕式氧化再生法
  傳統濕式氧化法再生效率不高,能耗較大。影響再生效率的主要原因是再生溫度,但提高再生溫度會增加活性炭的表面氧化,從而降低再生效率。所以,人們開始考慮借助一種高效催化劑的化學物質,采用催化濕式氧化法再生活性炭。隨著可持續科學發展觀念的深入人心,活性炭再生工藝與技術日益得到人們的重視,在近幾年一些傳統的活性炭再生技術與工藝有了新的改進與突破的同時,新再生技術也在不斷涌現。
 
  隨著人們對生活質量和生活環境的要求不斷提高,活性炭的應用空間將會是非常大。有效合理的利用活性炭可以為我們的生活生產創造更好的未來。
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